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协程这个概念很久了，好多程序员是实现过这个组件的，网上关于协程的文章，博客，论坛都是汗牛充栋，在知乎，github上面也有很多大牛写了关于协程的心得体会。突发奇想，我也来实现一个这样的组件，并测试了一下性能。借鉴了很多大牛的思想，阅读了很多大牛的代码。于是把整个思考过程写下来。实现代码 https://github.com/wangbojing/NtyCo
代码简单易读，如果在你的项目中，NtyCo能够为你解决些许工程问题，那就荣幸之至。
下面将部分的NtyCo的代码贴出来。
NtyCo 支持多核多进程。
int process_bind(void) {
int num = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
pid_t self_id = syscall(__NR_gettid);
printf("selfid --> %d\n", self_id);
cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(self_id % num, &mask);
sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask);
mulcore_entry(9096 + (self_id % num) * 10);
}
NtyCo 上下文切换
首先来回顾一下x86_64寄存器的相关知识。x86_64 的寄存器有16个64位寄存器，分别是：%rax, %rbx, %rcx, %esi, %edi, %rbp, %rsp, %r8, %r9, %r10, %r11, %r12,
%r13, %r14, %r15。
%rax作为函数返回值使用的。
%rsp栈指针寄存器，指向栈顶
%rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8, %r9用作函数参数，依次对应第1参数，第2参数。。。
%rbx, %rbp, %r12, %r13, %r14, %r15用作数据存储，遵循调用者使用规则，换句话说，就是随便用。调用子函数之前要备份它，以防它被修改
%r10, %r11用作数据存储，就是使用前要先保存原值。
上下文切换，就是将CPU的寄存器暂时保存，再将即将运行的协程的上下文寄存器，分别mov到相对应的寄存器上。此时上下文完成切换。如下图所示：
代码如下
__asm__ (
" .text \n"
" .p2align 4,,15 \n"
".globl _switch \n"
".globl __switch \n"
"_switch: \n"
"__switch: \n"
" movq %rsp, 0(%rsi) # save stack_pointer \n"
" movq %rbp, 8(%rsi) # save frame_pointer \n"
" movq (%rsp), %rax # save insn_pointer \n"
" movq %rax, 16(%rsi) \n"
" movq %rbx, 24(%rsi) # save rbx,r12-r15 \n"
" movq %r12, 32(%rsi) \n"
" movq %r13, 40(%rsi) \n"
" movq %r14, 48(%rsi) \n"
" movq %r15, 56(%rsi) \n"
" movq 56(%rdi), %r15 \n"
" movq 48(%rdi), %r14 \n"
" movq 40(%rdi), %r13 # restore rbx,r12-r15 \n"
" movq 32(%rdi), %r12 \n"
" movq 24(%rdi), %rbx \n"
" movq 8(%rdi), %rbp # restore frame_pointer \n"
" movq 0(%rdi), %rsp # restore stack_pointer \n"
" movq 16(%rdi), %rax # restore insn_pointer \n"
" movq %rax, (%rsp) \n"
" ret \n"
);
协程的调度器
调度器的实现，有两种方案，一种是生产者消费者模式，另一种多状态运行。
逻辑代码如下：
while (1) {
//遍历睡眠集合，将满足条件的加入到ready
nty_coroutine *expired = NULL;
while ((expired = sleep_tree_expired(sched)) != ) {
TAILQ_ADD(&sched->ready, expired);
}
//遍历等待集合，将满足添加的加入到ready
nty_coroutine *wait = NULL;
int nready = epoll_wait(sched->epfd, events, EVENT_MAX, 1);
for (i = 0;i < nready;i ++) {
wait = wait_tree_search(events[i].data.fd);
TAILQ_ADD(&sched->ready, wait);
}
// 使用resume回复ready的协程运行权
while (!TAILQ_EMPTY(&sched->ready)) {
nty_coroutine *ready = TAILQ_POP(sched->ready);
resume(ready);
}
}
多状态运行
实现逻辑代码如下：
while (1) {
//遍历睡眠集合，使用resume恢复expired的协程运行权
nty_coroutine *expired = NULL;
while ((expired = sleep_tree_expired(sched)) != ) {
resume(expired);
}
//遍历等待集合，使用resume恢复wait的协程运行权
nty_coroutine *wait = NULL;
int nready = epoll_wait(sched->epfd, events, EVENT_MAX, 1);
for (i = 0;i < nready;i ++) {
wait = wait_tree_search(events[i].data.fd);
resume(wait);
}
// 使用resume恢复ready的协程运行权
while (!TAILQ_EMPTY(sched->ready)) {
nty_coroutine *ready = TAILQ_POP(sched->ready);
resume(ready);
}
性能测试
测试环境：4台VMWare 虚拟机
1台服务器 6G内存，4核CPU
3台客户端 2G内存，2核CPU
操作系统：ubuntu 14.04
服务器端测试代码：https://github.com/wangbojing/NtyCo
客户端测试代码：https://github.com/wangbojing/c1000k_test/blob/master/client_mutlport_epoll.c
按照每一个连接启动一个协程来测试。协程启动数量能够达70W无异常。
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文章名称：网络IO解决方案—协程框架的实现-创新互联
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